Dinámica de las cadenas libres en nanocompuestos poliméricos

Se estudia la dinámica de las cadenas poliméricas enredadas en un polímero relleno de nanopartículas mediante simulaciones de dinámica molecular de un sistema modelo. El objetivo principal es estudiar en qué medida se modifica la reptación de los polímeros que no están en contacto directo con los rellenos con respecto al material puro. Para ello, se consideran dos sistemas: Un material relleno regular en el que la afinidad relleno-polímero está controlada, y un sistema en el que las perlas en contacto con el relleno al inicio de la fase de producción de la simulación están atadas a la superficie del relleno. Este segundo sistema representa el caso límite de un largo tiempo de fijación del polímero al relleno. En este caso la atención se centra en las cadenas libres de la masa fundida. La dinámica en los dos modelos es diferente. En el sistema relleno se observa una ralentización uniforme para todos los modos de Rouse. El efecto varía monotónicamente con la afinidad relleno-polímero. Hasta la saturación, este comportamiento puede ser capturado por los modelos habituales con un coeficiente de fricción efectivo, dependiente de la afinidad. En el sistema con cadenas injertadas, la dinámica de Rouse de la cadena libre es idéntica a la del material puro, excepto en los modos más largos, que se ralentizan considerablemente. Lo más interesante es que la dinámica de las cadenas libres depende de forma no monótona de la afinidad polímero-relleno, aunque las cadenas libres no entren en contacto directo con el relleno. Este efecto se debe a pequeños cambios en la estructura del cepillo polidisperso al modificar la afinidad. En concreto, la densidad del cepillo y la cantidad de interpenetración de las cadenas libres e injertadas dependen de la afinidad relleno-polímero. Se discute el uso de un modelo de reptación con diámetro de tubo modificado para capturar este comportamiento.